一种检测过氧化氢的电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种检测过氧化氢的电极及其制备方法，属于电化学分析检测技术领域。本发明专利技术利用光合细菌将Se

【技术实现步骤摘要】
一种检测过氧化氢的电极及其制备方法
本专利技术涉及电化学分析检测
，具体属于一种生物源纳米硒颗粒修饰的玻碳电极及其制备方法，以及其在测定过氧化氢中的应用。技术背景过氧化氢(H2O2)是过氧化酶参与的酶促反应产物，近来在工业、生物、环境、临床诊断和食品分析等领域都有非常重要的作用，因此H2O2的检测引起人们越来越多的关注。目前，检测H2O2一般采用滴定、化学发光、荧光和电化学等方法，其中电化学分析方法由于具有较高的灵敏度、良好的线性范围、快速而稳定的响应信号而被广泛研究。在迄今为止开发的所有传感器中，酶电极往往由于其制备复杂，消耗时间长，稳定性差，不易长期保存，灵敏度大幅度下降而不能广泛使用。因此，制备精确的，高灵敏度，快速，可靠和经济有效的H2O2测定传感器成为现在的迫切需求。基于纳米颗粒化学性质稳定、催化活性和表面活性高，易进行表面化学修饰等特点，被越来越多的应用于电化学生物传感器的研究。纳米硒具有优良的光导性，压电效应和热电效应等，已广泛用于生产光电池，压力传感器，复印机，整流计和曝光计等。硒又是人体必需的重要微量元素，具有增强免疫能力，抗癌和防病等多种功能。近年来的研究结果表明，单质纳米硒材料具有更好的光电特性，其生物功能也更加优异。张娟等于2007年在“无定形硒纳米粒子的交联酶模板法合成及其在生物传感器中的应用”一文中，公开了一种制备纳米硒颗粒修饰的电极的方法并对其电化学性能进行了研究，该方法以戊二醛交联的辣根过氧化物为模板合成了无定形纳米硒颗粒，将该纳米硒颗粒修饰到热解石墨电极表面，在上面再次修饰上辣根过氧化物酶构建生物传感器测定过氧化氢。但其合成纳米硒的方法属于化学合成法，容易引起二次污染以及该方法属于酶电极，制备复杂，消耗时间长，稳定性差，不易长期保存，大大影响其的广泛使用。相对于物理和化学法等体外合成纳米硒，生物合成被认为是一种清洁，无毒和环保的方法。在这其中，微生物中的细菌因其生长快速，易培养，价格低廉和收集容易被认为是生物合成纳米硒的首选。本专利技术通过光合细菌制备获得稳定性和分散性良好的纳米硒颗粒对电极进行修饰，得到的电极相较于现有技术具有制备方法简单、快速、易于操作和稳定性高等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种检测过氧化氢的电极及其制备方法，电极的制备方法简单，所制备的电极稳定性好，能长期保存，可用于快速、灵敏准确的检测过氧化氢。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种检测过氧化氢的电极的制备方法，包括如下步骤：1)纳米硒颗粒的制备：按重量将光合细菌10-50份接入100份含有亚硒酸盐浓度为0.5mmol/L-8.0mmol/L的培养基中，在15-40℃光照厌氧条件下培养3-10d；培养物在3000×g，4℃下离心10min，取上清液于18000×g，4℃离心60min，收集沉淀；将沉淀用50mmol/LTris-HCl(pH7.5)悬浮、18000×g离心60min，重复三次；收集沉淀；再用去离子水洗涤两次，冷冻干燥，得高纯度的纳米硒颗粒。所述的纳米硒颗粒为直径80-200nm的球形纳米硒颗粒；上述培养基的成分及配比为：MgSO4·7H2O100-300mg，CaCl2·2H2O50-100mg，乙酸钠1500-3000mg，EDTA10-30mg，酵母粉500-1500mg，K2HPO4500-1500mg，(NH4)2SO41000-2000mg，FeSO4·7H2O5-15mg，KH2PO4400-1000mg，微量元素溶液1-5mL，去离子水1000-2000mL，pH为5-9；其中微量元素溶液组成及配比为：H3BO3200-300mg，MnSO4·4H2O150-250mg，Na2MoO4·2H2O50-100mg，CuSO42-10mg，ZnSO4·7H2O20-30mg，去离子水100-200mL；2)玻碳电极的预处理：先用0.05μm的Al2O3浆对电极进行抛光，然后依次用1:1的稀硝酸、无水乙醇及二次蒸馏水对其进行超声清洗，氮气吹干备用；3)纳米硒颗粒修饰的玻碳电极的制备：称取冷冻干燥的纳米硒颗粒溶于二次蒸馏水中配成0.3～1.0mg/mL的修饰剂，并进行超声处理使其均匀分散；取5～10μL该修饰剂滴涂于上述处理好的玻碳电极表面，并在红外灯下照射晾干，即得到纳米硒颗粒修饰的修饰电极。所述的光合细菌为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonaspalustris)。由山西大学生命科学学院光合细菌研究室分离、鉴定并保藏。该菌种文献出处：张肇铭，杨素萍，赵春贵.沼泽红假单胞菌的分离鉴定研究.山西大学学报(自然科学版)，1992，(4)：379-385。过氧化氢的电化学测定：使用上述制备好的纳米硒颗粒修饰的修饰电极作为电流型生物传感器，具体测定方法如下：利用电化学工作站采用三电极系统对过氧化氢进行检测，即工作电极为纳米硒颗粒修饰的修饰电极，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂柱电极；电解杯中加入5mLPH为7.0的0.1M磷酸缓冲溶液，并通入氮气以排除缓冲液中的溶解氧，加入适量过氧化氢后将三电极系统置于其中，选择差分脉冲伏安法，设定扫描范围为0.2V-1.1V，记录相应的峰电流信号，在0.1mM-5mM的过氧化氢浓度范围内，得出扫描峰电流值与过氧化氢浓度的线性关系，方程为：i(μA)＝0.843C(mM)-0.0159,相关系数为0.996，根据得出的线性关系及相应的方程，可达到对过氧化氢的浓度进行检测的目的。与现有技术相比本专利技术具有如下优点和效果：1.本专利技术使用的电极修饰材料为生物方法合成的纳米硒颗粒，整个制备体系构建容易，操作简单，合成方法安全，高效，稳定且不产生环境污染。而且，制得的产物粒径较小，分布均匀，具有良好的分散性，且纯度高。2.本专利技术构建的传感器为无酶传感器，无需严苛的检测条件，好操作，稳定性和重复性好，易于推广应用。附图说明图1纳米硒颗粒的透射电镜分析；图2纳米硒颗粒的EDX分析；图3为纳米硒颗粒修饰的玻碳电极在0.1M的PBS缓冲溶液(PH7.0)中的差分脉冲伏安扫描图，a线为加入5mMH2O2，b线为未加入H2O2；图4为标准过氧化氢浓度与峰电流的线性关系图。具体实施方式实施例1纳米硒颗粒的制备按下列组份配置培养基：MgSO4·7H2O150mg，CaCl2·2H2O80mg，乙酸钠1800mg，EDTA20mg，酵母粉1200mg，K2HPO41000mg，(NH4)2SO41500mg，FeSO4·7H2O10mg，KH2PO4800mg，微量元素溶液3ml，去离子水1000ml，pH为7。其中微量元素溶液组成为：H3BO3240mg，MnSO4·4H2O200mg，Na2MoO4·2H2O70mg，CuSO47mg，ZnSO4·7H2O24mg，去离子水100ml。在经灭菌的培养基中接入1/10份数的光合细菌，在光照强度为1500lux、30℃、厌氧条件下，培养5d，重复二次，作为接种菌种备用。将上述活化的光合细菌菌液接种于含1.0mmol/L亚硒酸盐培养基中，接总量为15％，在光照强度1500lux、30℃、厌氧条件下，培养7d。培养物在3000×g、4℃下离心10min，收集上清液于18000×g、4℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测过氧化氢的电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)纳米硒颗粒的制备：按重量将光合细菌10‑50份接入100份含有亚硒酸盐浓度为0.5mmol/L‑8.0mmol/L的培养基中，在15‑40℃光照厌氧条件下培养3‑10d；所述培养基的成分及配比为：MgSO4·7H2O 100‑300mg，CaCl2·2H2O 50‑100mg，乙酸钠1500‑3000mg，EDTA 10‑30mg，酵母粉500‑1500mg，K2HPO4 500‑1500mg，(NH4)2SO4 1000‑2000mg，FeSO4·7H2O 5‑15mg，KH2PO4 400‑1000mg，微量元素溶液1‑5mL，去离子水1000‑2000mL，pH为5‑9；其中微量元素溶液组成及配比为：H3BO3 200‑300mg，MnSO4·4H2O 150‑250mg，Na2MoO4·2H2O 50‑100mg，CuSO4 2‑10mg，ZnSO4·7H2O 20‑30mg，去离子水100‑200mL；将得到的培养物在3000×g，4℃下离心10min，取上清液于18000×g，4℃离心60min，收集沉淀；将沉淀用50mmol/L Tris‑HCl(pH 7.5)悬浮、18000×g离心60min，重复三次；收集沉淀；再用去离子水洗涤两次，冷冻干燥，得高纯度的纳米硒颗粒；2)称取纳米硒颗粒溶于二次蒸馏水中配成0.3～1.0mg/mL的分散液，并进行超声处理即得均匀分散的修饰剂；3)取5～10μL该修饰剂滴涂于干净的玻碳电极表面，并在红外灯下照射晾干，即得到纳米硒颗粒修饰的修饰电极。...

【技术特征摘要】
1.一种检测过氧化氢的电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)纳米硒颗粒的制备：按重量将光合细菌10-50份接入100份含有亚硒酸盐浓度为0.5mmol/L-8.0mmol/L的培养基中，在15-40℃光照厌氧条件下培养3-10d；所述培养基的成分及配比为：MgSO4·7H2O100-300mg，CaCl2·2H2O50-100mg，乙酸钠1500-3000mg，EDTA10-30mg，酵母粉500-1500mg，K2HPO4500-1500mg，(NH4)2SO41000-2000mg，FeSO4·7H2O5-15mg，KH2PO4400-1000mg，微量元素溶液1-5mL，去离子水1000-2000mL，pH为5-9；其中微量元素溶液组成及配比为：H3BO3200-300mg，MnSO4·4H2O150-250mg，Na2MoO4·2H2O50-100mg，CuSO42-10mg，ZnSO4·7H2O20-30mg，去离子水100-200mL；将得到的培养物在3000×g，4℃下离心10min，取上清液于1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保珍，王兰，王越，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西,14